JP4626218B2 - 熱硬化性組成物 - Google Patents
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Description
電気用途においては、近年、電気機器の小型化により電気回路の多層化、高密化が進んでいる。これに伴いそれに使用されるエポキシ樹脂に対しては、耐熱性、低誘電率化、耐アーク性、耐トラッキング性が要求されている。イオン性残留物は、電気絶縁性の低下、誘電率、誘電正接値の上昇など、電気特性の著しい劣化を招くことが知られており、これらの電気特性向上のためには、イオン性残留物の低減が必要である。
下記一般式(5)で表される化合物(A−1)と下記一般式(6)で表される化合物またはその部分縮合物(A−2)とを脱アルコール縮合反応することに得られる化合物であって、後記一般式(2)で表わされる化合物(A)、
Si(OR 5 ) 4 (6)
(式(6)中、R 5は水素原子または低級アルキル基を示し、R5同士はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
下記一般式(1)で表される化合物(B)、およびプロトン酸を発生させることができる有機アルミニウム化合物(C)とを含有する熱硬化性組成物である。
そして、上記記載の熱硬化性組成物を加熱してなる硬化物である。
以下、本発明について、更に詳しく説明する。
化合物A−1としては、3−ヒドロキシメチル−3−メチルオキセタンまたは3−ヒドロキシメチル−3−エチルオキセタンが好ましい。
Si(OR 5 ) 4 (6)
(式(6)中、R 5は水素原子または低級アルキル基を示し、R5同士はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
で表される化合物またはこれらの部分縮合物などを例示できる。
低級アルキル基とは、炭素数6以下の直鎖または分岐鎖のアルキル基を示す。
このようなアルコキシシラン類の具体的としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシランなどのテトラアルコキシシラン類、またはこれらの部分縮合物である。
化合物A−2としては、上記に例示のものを特に制限なく使用できる。
化合物A−1と化合物A−2との使用割合は、特に制限されない。しかし、化合物(A)が、反応性基を有していない化合物A−2に由来するメトキシ基またはエトキシ基などの低級アルコキシ基を多く有するものである場合は、組成物を硬化させるときにシラノール基を生成するとともにメタノールまたはエタノールなどの揮発性化合物を生成しやすいため発泡することがある。したがって、化合物(A)は、化合物A−2の有する50%以上のアルコキシ基が、化合物A−1の水酸基に由来する水素原子を除いた残基によって置換されたもの(式(3))であることが好ましく、更に好ましくは60%以上が置換されたものであり、特に70%以上が置換されたものが好ましい。
反応性基を有していない低級アルコキシ基の濃度を少なく制御した化合物(A)を主成分とする組成物は、組成物を厚膜で硬化させる場合にも好適に利用できる。
この反応温度は50〜250℃程度であり、好ましくは80〜200℃であり、更に好ましくは90〜180℃である。この時の反応時間は1〜15時間程度である。
この反応は、化合物A−2の重縮合反応を防止するため、および生成物が着色するのを防止するため実質的に無水条件下で行うのが好ましい。
なお、化合物(A)と化合物(B)との割合は、化合物(A)の方が多いものが好ましく、この差が5質量部以上あることが好ましく、更に10質量部以上の差があるものが好ましい。この配合割合以外では、硬化時に発泡することがあることがある、または硬化物に柔軟性がないことがある。
本発明では、化合物(A)が加熱されるとシラノール基を生成し、該シラノール基とアルミニウム化合物(C)との相互作用によりプロトン酸を生成することができる。
アルミニウム化合物(C)としては、特公昭57−57488号公報および特公昭57489号公報に記載の有機アルミニウム化合物などや、特公昭57−57491号公報および特公昭57492号公報に記載のアルミニウム錯体およびアルミナなどの無機アルミニウム化合物などを挙げることができる。
この化合物(D)としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂;オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂;フタル酸、ダイマー酸などの多塩基酸類およびエピクロロヒドリンを反応させて得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂;オレフィン結合を過酢酸などの過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂;並びに脂環式エポキシ樹脂などを用いる事が出来る。
また、式(1)で表される化合物(B)以外の分子中にオキセタン環を有する化合物も用いる事が出来る。もちろんこれらを併用することもできる。
化合物(D)を配合する場合、その使用量は特に制限はないが、化合物(A)100質量部を基準として0.1〜1000質量部であることが好ましく、更に5〜100質量部が好ましく、特に10〜80質量部が好ましい。
化合物(D)の好ましい例として、一分子中に1個のオキセタニル基を有する脂肪族オキセタン化合物である3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタンや3−エチル−3−(2−エチルヘキシロキシメチル)オキセタンなど、一分子中に2個のオキセタニル基を有する脂肪族オキセタン化合物であるビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル)など、二官能脂環式エポキシド化合物である3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートなどが挙げられる。
粉末状の補強剤や充填剤、例えば酸化マグネシウムなどの金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの金属炭酸塩、ケイソウ土粉、塩基性ケイ酸マグネシウム、焼成クレイ、微粉末シリカ、溶融シリカ、結晶シリカなどのケイ素化合物、金属水酸化物、その他、カオリン、マイカ、石英粉末、グラファイト、二硫化モリブデンなど、さらに繊維質の補強剤や充填剤、たとえばガラス繊維、セラミック繊維、カーボンファイバー、炭化ケイ素繊維、ボロン繊維、ポリエステル繊維及びポリアミド繊維などである。これらは本発明の組成物100質量部に対して、10〜900質量部配合することができる。
着色剤、顔料、難燃剤、例えば二酸化チタン、鉄黒、モリブデン赤、紺青、群青、カドミウム黄、カドミウム赤、三酸化アンチモン、赤燐、ブロム化合物及びトリフェニルホスフェイトなどである。これらは本発明の組成物100質量部に対して、0.1〜20質量部配合することができる。
接着層、成形品などにおける樹脂の性質を改善する目的で種々の合成樹脂を配合することができる。例えば、フェノール樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、フッ素樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂などの1種又は2種以上の組み合わせを挙げることができる。これら樹脂類の配合割合は、本発明の樹脂組成物の本来の性質を損なわない範囲の量、すなわち本発明の組成物100質量部に対して、50質量部以下が好ましい。
加熱時間は、本発明の熱硬化性組成物の硬化状態を観察しながら決定すればよい。具体的には、1〜300分間が好ましく、更に5〜250分間が好ましい。
熱により重合を行う場合は一般的に知られた方法により加熱する事ができ、その条件などは特に限定されるものではない。
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。なお、各例中の部は質量部を意味する。
○化合物(A)の合成
攪拌機、温度計及び蒸留装置を取り付けた300mLの四つ口ガラスフラスコに、3―エチル―3−(ヒドロキシメチル)オキセタン(東亞合成(株)製、アロンオキセタンOXT−101)100g、テトラメトキシシランオリゴマー(三菱化学(株)製、MKCシリケート MS51)30gを仕込み、80〜150℃にオイルバスで加熱攪拌し、メタノールを留出させながら5時間反応させた。さらに減圧下に3―エチル―3−(ヒドロキシメチル)オキセタンを溜去しながら150℃で2時間加熱した。最終生成物(シラン変成オリゴマー(A))の収量は53gであった。
1H−NMRから評価した最終生成物中のオキセタニル基とメトキシ基とのモル比は、98:2であった。
製造例1により合成した化合物(A)、3−エチル−3−シクロヘキシルオキシメチルオキセタン(東亞合成(株)製、CHOX)、ビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル(東亞合成(株)製、OXT−221)、3−エチル−3−(2−エチルヘキシル)オキセタン(東亞合成(株)製、OXT−212)、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(ダウケミカル日本(株)製、UVR−6110)、および、トリス(アセチルアセトナト)アルミニウム(Al(acac)3 )を表1に示した組成で均一になるよう、室温で充分攪拌混合した後、減圧脱泡して、熱硬化性組成物を得た。
次いで、上記の組成物を9ccのガラス製サンプル瓶中に3g添加し、150℃で2時間オーブン中で硬化させた。
また、上記の組成物を型内に流し込み、80℃で1時間、100℃で1時間、さらに200℃で2時間オーブン中硬化することにより1mm厚さの試験片を得た。
○厚膜硬化性:組成物を9ccのガラス製サンプル瓶中に3g添加し、150℃で2時間オーブン中硬化し、硬化物の均一性を評価した。
○:硬化物中に泡の無いもの
×:硬化物中に泡があるもの
○耐割れ性:1mm厚さの試験サンプルを手で折り曲げ、
○:破壊しないもの
△:ヒビを生じたもの
×:破壊したもの
とした。
Claims (4)
- 下記一般式(5)で表される化合物(A−1)と下記一般式(6)で表される化合物またはその部分縮合物(A−2)とを脱アルコール縮合反応することに得られる化合物であって、下記一般式(2)で表わされる化合物(A)、
Si(OR 5 ) 4 (6)
(式(6)中、R 5は水素原子または低級アルキル基を示し、R5同士はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
下記一般式(1)で表される化合物(B)、およびプロトン酸を発生させることができる有機アルミニウム化合物(C)とを含有する熱硬化性組成物。
- 化合物(A)の100質量部に対して、化合物(B)を30〜150質量部含み、(C)成分を0.001〜10質量部含む請求項1に記載の熱硬化性組成物。
- (A)成分以外のカチオン開環重合性基を分子中に1個以上有する化合物(D)をさらに配合することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の熱硬化性組成物。
- 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の熱硬化性組成物を加熱してなる硬化物。
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